(The) antiviral effect of heat shock transcription factor, X-linked 1 on the hepatitis B virus

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Despite the availability of effective vaccines, the global mortality rate associated with hepatitis B virus (HBV) infection remains elevated. Complete eradication of covalently closed circular DNA (cccDNA), which serves as a viral minichromosome, is currently unattainable. Consequently, ongoing research is necessary to develop therapies that specifically target cccDNA.
The heat shock factor (HSF) family responds to diverse cellular stresses, and some members exhibit organ-specific expression patterns. HSFs participate in multiple signaling pathways, such as protein homeostasis, organ development, and spermatogenesis. HSF1, a well-characterized member of this family, has been shown to promote HBV replication.
Overexpression of HSFX1 decreased HBV DNA, secretory proteins, and HBV RNA levels, without altering cccDNA levels. To investigate the mechanism underlying HSFX1-mediated reduction in HBV RNA, the effect on viral RNA stability was assessed, but no significant difference was observed. A luciferase assay using constructs containing HBV enhancers and promoters demonstrated that their activity decreased in a dose-dependent manner with HSFX1 expression.
Multiple host transcription factors, such as HNF4α, HNF3β, and HNF1α, are involved in HBV transcription. However, the data indicate that HSFX1 does not regulate these three transcription factors. Therefore, HSFX1 may reduce HBV replication by modulating other transcription factors rather than those primarily responsible for HBV transcription.
These findings represent an important initial step toward elucidating the liver-specific functions of HSFX1. Furthermore, this research advances understanding of the relationship between HBV and the heat shock transcription factor family, including HSFX1. Further studies are necessary to clarify the mechanisms by which HSFX1 inhibits HBV replication.

국문 초록 (Abstract)

효과적인 백신이 존재함에도 불구하고, B형 간염 바이러스(Hepatitis B virus, HBV) 감염으로 인한 전 세계 사망률은 여전히 높은 수준을 유지하고 있다. 바이러스 minichromosome으로 작용하는 covalently closed circular DNA(cccDNA)의 완전한 제거는 현재까지 불가능하므로, cccDNA를 표적으로 하는 치료 전략 개발을 위한 지속적인 연구가 필요하다.
열 충격 전사인자(Heat shock factor, HSF) 계열은 다양한 세포 스트레스에 반응하며, 일부 구성원은 기관 특이적인 발현 양상을 보인다. 이들은 단백질 항상성 유지, 기관 발달, 정자 형성 등 다양한 생물학적 과정에 관여한다. 이 중 HSF1은 B형 간염 바이러스 복제를 촉진하는 것으로 보고된 바 있다.
본 연구에서는 HSFX1을 과발현시킨 결과, cccDNA 수준에는 영향을 미치지 않으면서 HBV DNA, 분비 단백질, 그리고 HBV RNA 수준이 감소함을 확인하였다. HSFX1에 의한 HBV RNA 감소 기전을 규명하기 위해 RNA 안정성에 대한 영향을 분석하였으나, 유의미한 차이는 관찰되지 않았다. 반면, HBV enhancer 및 promoter를 포함하는 루시퍼레이스 분석 결과, HSFX1 발현량 증가에 따라 이들의 활성이 농도 의존적으로 감소하였다.
HBV 전사는 HNF4α, HNF3β, HNF1α와 같은 숙주 전사인자에 의해 조절되지만, HSFX1은 이들 전사인자의 발현 수준을 조절하지 않는 것으로 나타났다. 따라서 HSFX1은 HBV 전사를 직접적으로 조절하는 주요 전사인자가 아닌, 다른 전사 조절 인자를 통해 HBV 복제를 억제할 가능성이 시사된다.
본 연구는 HSFX1의 간 특이적 기능을 규명하기 위한 중요한 초기 단계이며, HSFX1을 포함한 열 충격 전사인자 계열과 HBV 간의 상호작용에 대한 이해를 확장한다. 향후 연구를 통해 HSFX1이 HBV 복제를 억제하는 정확한 분자 기전을 규명할 필요가 있다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1. INTRODUCTION 1
• Chapter 2. MATERIALS AND METHODS 3
• 1. Cell culture . 3
• 2. Plasmid transfection 3
• 3. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) . 4
• 4. Southern blotting . 4
• 5. Western blotting 5
• 6. Cell viability assay 7
• 7. cccDNA extraction 7
• 8. Northern blotting . 7
• 9. Conditions of Heat shock, Oxidative stress, ER stress and cytokine and drug treatment . 8
• 10.Quantitative real-time PCR . 9
• 11.Enhancer/promoter luciferase assay 9
• 12.Statistical analysis 10
• Chapter 3. RESULTS . 11
• 1. Overexpression of HSFX1 reduces HBV replication . 11
• 2. Overexpression of HSFX1 inhibits HBV transcription without the effect on the cccDNA 12
• 3. Overexpression of HSFX1 repressed HBV transcription with suppression of HBV enhancer and promoter activities . 13
• 4. Overexpressing HSFX1 decreases HBV transcription independent of HNF4α, HNF3β and HNF1α . 13
• 5. Tunicamysin may induce HSFX 14
• Chapter 4. FIGURES AND TABLES . 16
• Chapter 5. DISCUSSIONS 30
• Chapter 6. REFERENCES . 32